Авторы фильма «Интерстеллар» представили, что произошло бы с человечеством в случае отказа от развития генетического разнообразия сельскохозяйственных культур

Генная инженерия, замена животных насекомыми, 3D-печать и другие пути обеспечения глобальной продовольственной безопасности

По данным ООН, из 7,3 млрд людей на планете около 805 млн страдают от хронического недоедания. Только от нехватки витамина А в мире слепнет 250 000–500 000 детей в год. Чтобы прокормить растущее население Земли и при этом не уничтожить леса и другие экосистемы для нужд сельского хозяйства, человечеству предстоит научиться производить еду эффективнее, дешевле, качественнее, а также усовершенствовать способы ее хранения и доставки. Хорошая новость: как считают в Министерстве сельского хозяйства США, если в 1940-х годах один фермер мог прокормить лишь 19 человек, то сейчас уже 155.

В то же время есть проблемы, связанные с перееданием. В некоторых странах ожирение — ведущая предотвратимая причина смерти, оно может сокращать продолжительность жизни людей на 6–7 лет. Третья проблема связана не столько с количеством пищи, сколько с ее качеством. В США ежегодно происходит около 40 млн пищевых отравлений, приводящих более чем к 3000 смертей. Эти отравления связаны с патогенными микроорганизмами, которые попадают в организм вместе с пищей. Промолчу про более бедные страны, где методы обеззараживания и консервирования пищи не столь развиты. В каждом регионе соотношение весов перечисленных проблем разительно различается, а значит, едва ли один продукт поможет всем. Полезно иметь разнообразие.

Представьте, что, как в фильме «Интерстеллар», человечество стало выращивать исключительно кукурузу и окру (овощ, известный также под названием «бамия»). Внезапно начинает быстро распространяться вредитель, будь то вирус или насекомое, или происходит радикальное изменение климата: посевы погибают, а нам только и остается, что бежать с планеты. Большое генетическое разнообразие сортов сельскохозяйственных растений не только важно с точки зрения кулинарии, но является залогом способности человечества адаптироваться к меняющимся условиям. Сохранение разнообразия достигается за счет создания банков семян, а его увеличение — методами селекции, генной инженерии и их сочетанием.

Примером еды будущего, способной решить некоторые из перечисленных проблем, являются генетически модифицированные помидоры, богатые антоцианами. Они были разработаны в 2013 году исследователями из Италии, Испании и Великобритании. Антоцианы — это пигменты, которые придают многим цветам и фруктам фиолетовый, красный или темно-синий оттенок. Употребление этих веществ связано с меньшим риском развития раковых, сердечно-сосудистых и некоторых других заболеваний, а также ожирения.

Растениям данные соединения помогают защищаться от инфекций, поэтому богатые антоцианами помидоры меньше подвержены плесени и вдвое дольше хранятся. Это значит, что они успевают выработать больше питательных веществ до сбора урожая. Никаких негативных сторон этой технологии на данный момент не отмечено, и есть надежда, что такие помидоры будут не только полезнее и безопаснее, но еще и вкуснее. Впрочем, проверить это нам удастся только через несколько лет, когда они пройдут проверку на безопасность и поступят в продажу.

В 2014 году в журнале PLoS ONE был опубликован анализ изменений, которые произошли на фермах, выращивающих две группы растений, созданных методами генной инженерии, — устойчивых к средствам от сорняков и к вредителям. Технологии позволили на 21,6% повысить урожайность, на 36,9% и 39,2% сократить количество пестицидов и, соответственно, затраты на них. Доходы фермеров выросли на 68,2%.

В феврале 2015 года в Китае вышло постановление о поддержке исследований генной инженерии, особенно в сфере сельского хозяйства. Профессор Цюн Ван из Института экологии и географии Китайской академии наук на страницах мартовского выпуска журнала Nature увидел в этом прямое указание на то, что Китай приложит все усилия, чтобы стать мировым лидером по внедрению данной технологии. Принятый документ призывает китайских ученых заняться просвещением, чтобы убедить всех в безопасности генетически модифицированных организмов.

В РФ решили идти по «особому пути». Сейчас рассматривается законопроект, запрещающий выращивать на территории страны продукты, созданные методами генной инженерии. Такой закон может привести к технологическому отставанию, утечке идей и квалифицированных кадров, увеличению зависимости от импорта продовольствия. В России проводятся и разработка, и исследования безопасности генетически модифицированных сортов растений. Это устойчивые к вредителям сорта и сорта с измененными вкусовыми качествами. Актуальными для нашей страны были бы сорта растений, устойчивые к заморозкам, но разрабатывать их нет смысла, если в дальнейшем их нельзя будет выращивать и продавать. Если закон будет принят, отставание России в области генной инженерии станет непреодолимым.

Ограничительные меры и страх общества перед генетически улучшенными организмами многим на руку.

Еда в цифрах

$133 млрд составил совокупный эффект от повышения урожайности в результате внедрения ГМО

1,8 млрд га занимают мировые посевы ГМО-культур

805 млн человек в мире голодает

Источники: ISAAA, ООН

Сейчас происходит стремительный рост рынка так называемых органических продуктов, которые позиционируются как натуральные, «без ГМО» и, как правило, стоят дороже, чем их аналоги. В мировых масштабах эта ниша рынка занята не мелкими фермерами, а гигантами вроде Kellogg, Pepsi, Coca-Сola, Nestle, Hain-Celestial, дочерние компании которых среди прочих продуктов производят и органику. Даже компания Monsanto, один из крупнейших игроков на рынке генетически улучшенных организмов, решила диверсифицировать свою деятельность и использует новые методы селекции с использованием генетического анализа семян для создания новых сортов растений, которые можно было бы использовать для создания органической продукции.

Генетически улучшенные сорта, устойчивые к вредителям, угрожают доходам производителей инсектицидов. Кроме того, развитие генной инженерии может коснуться и рынка удобрений. С учетом увеличения урожайности полей может потребоваться больше калиевых удобрений. А вот с натриевыми удобрениями ситуация в будущем может измениться. Атмосфера Земли на 78% состоит из азота. Этот азот умеют фиксировать некоторые бактерии, в том числе и симбиотические, живущие в утолщениях на корнях некоторых растений, прежде всего семейства бобовых. Если будут созданы сорта других растений, способных уживаться с такими бактериями, спрос на азотистые удобрения сильно уменьшится. На практике пока найдены лишь генетические улучшения, позволяющие растениям более эффективно использовать готовые источники азота в почве. Фиксация азота — задача очень сложная, но, если решение найдется, можно будет создать любое количество копий улучшенного растения и произвести революцию в аграрной сфере.

Генная инженерия может также изменить животноводство. Экохрюшки — это генетически улучшенные хрюшки, которые хорошо усваивают фосфор из корма. Они меньше загрязняют окружающую среду и не требуют пищевых добавок, богатых легко усваиваемым фосфором. Увы, они не пользуются коммерческим спросом из-за страхов людей перед новой технологией.

Кроме генной инженерии стоит отметить ряд других идей, которые помогут с решением продовольственных проблем. Сейчас мы получаем животный белок из мяса свиней, коров, кур, которых длительное время откармливали. Эти животные не очень эффективны в производстве пищи по сравнению с насекомыми, которые богаты белками и витаминами. По данным ООН, выращивание сверчков с точки зрения потребления корма в шесть раз эффективнее, чем коров, и в два раза — чем поросят и кур. На самом деле существуют тысячи разновидностей насекомых, которых с давних времен употребляют в пищу по всему свету. Даже в странах, где насекомых есть не принято, охотно употребляют выделения пчел — мед, носят выделения гусениц — шелк. Раки и крабы употребляются повсеместно, а ведь это тоже членистоногие, близкие родственники насекомых. Уже появились компании, которые производят энергетические батончики, белковая основа которых получена из насекомых.

Многим насекомые кажутся противными. Помочь могут более совершенные методы кулинарии, которые возьмут белки членистоногих и сделают из них нормально выглядящую и вкусно пахнущую котлету, которая будет не хуже, а может, и лучше говяжьей с точки зрения питательности, но дешевле.

К тому же выращивание насекомых наносит меньше ущерба окружающей среде, чем традиционное животноводство.

Много шума вызвала котлета для гамбургера, выращенная из стволовых клеток коровы. Цена гамбургера была порядка €250 000. В силу огромных затрат на создание одной котлеты данная технология пока представляет скорее теоретический интерес: можем ли мы из клеток получить что-то с приятной консистенцией.

Внимания заслуживает подход к созданию еды с помощью печати на 3D-принтерах. Как это часто бывает, многие технологии сначала создаются для нужд космических проектов. В данном случае хотели, чтобы космонавты могли питаться нормальной едой, а не пастой из тюбиков.

Полезная и питательная пища далеко не всегда вкусная, поэтому разработка кулинарных методов улучшения вкуса и консистенции с помощью безопасных вкусовых добавок тоже играет важную роль в пище будущего. В феврале в журнале Nature вышла статья, описывающая нейробиологический механизм, благодаря которому марихуана вызывает желание поесть даже у сытого человека. Возможно, в будущем мы научимся делать пищу, которая будет нравиться нам независимо от ее состава, просто в силу ее точечного воздействия на нервную систему.

Какая еда ждет нас в будущем? Не знаю, как вы, но я бы не отказался попробовать гамбургер, напечатанный на 3D-принтере из генетически модифицированной крупной саранчи, выращенной на ферме, с улучшенным вкусом за счет добавления глутамата натрия, усиливающего вкус мяса, или специально разработанных веществ, воздействующих на нервную систему подобно или в противоположность каннабиноидам.

Гамбургер из саранчи: какие идеи спасут человечество от голода